巖質(zhì)工程高邊坡穩(wěn)定性及其控制研究

巫容初

摘 要：人們?cè)谶M(jìn)行生產(chǎn)和建設(shè)時(shí)，經(jīng)常會(huì)對(duì)巖石圈的表層進(jìn)行改造，進(jìn)行水利建設(shè)、礦產(chǎn)開采和修筑道路等工程時(shí)對(duì)巖體進(jìn)行挖掘，就會(huì)形成巖石邊坡。巖質(zhì)工程邊坡的穩(wěn)定性關(guān)系到工程建設(shè)的安全和經(jīng)濟(jì)效益，所以對(duì)巖質(zhì)工程邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行研究是不可缺少的。文章研究了巖質(zhì)工程高邊坡的穩(wěn)定性，并對(duì)高邊坡穩(wěn)定性的控制進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：巖質(zhì)高邊坡；穩(wěn)定性；控制

中圖分類號(hào)：TU457 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）14-0153-01

巖質(zhì)工程高邊坡很容易發(fā)生變形，失去穩(wěn)定性，如果高邊坡不穩(wěn)造成工程事故，就會(huì)增加維修成本，拖延工程期限，對(duì)已經(jīng)建成的工程也會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。相關(guān)學(xué)者針對(duì)這個(gè)課題進(jìn)行了研究，在不斷的研究過程中積累了許多經(jīng)驗(yàn)。

1 巖石力學(xué)參數(shù)研究

巖體是自然界地質(zhì)不斷變化的產(chǎn)物，它的力學(xué)特性的隨機(jī)性很大，受各種因素的影響，這方面的試驗(yàn)資料較少，如何選擇具有代表性的參數(shù)進(jìn)行巖體力學(xué)的設(shè)計(jì)，是一項(xiàng)難題。于是國內(nèi)外的巖土工程師從長期的工程實(shí)踐中摸索出了巖體力學(xué)的參數(shù)取值方法，使這一學(xué)術(shù)研究有了系統(tǒng)的理論體系。

我國在進(jìn)行巖體力學(xué)參數(shù)的計(jì)算時(shí)主要會(huì)應(yīng)用以下方法：

①類似經(jīng)驗(yàn)法。利用已有的經(jīng)驗(yàn)，將這些經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到情況相似的沒有進(jìn)行的研究當(dāng)中去，并對(duì)已有的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證推算，針對(duì)地質(zhì)因素分析它們的相同之處和不同之處。

②系數(shù)折減法。將試驗(yàn)地點(diǎn)地質(zhì)條件的代表性、時(shí)間效應(yīng)等因素進(jìn)行綜合考慮后，用不同的系數(shù)進(jìn)行折減取得試驗(yàn)的綜合值。

③按加權(quán)平均數(shù)或變形一致性原則選取計(jì)算值。

④理論方法。如隨機(jī)—模糊分析法；優(yōu)定斜率法；中心點(diǎn)離散法、局部平均離散法、分形理論等。

2 高邊坡穩(wěn)定性研究

邊坡的變形坡壞是內(nèi)部作用的體現(xiàn)，是影響邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)的各種地質(zhì)因素的綜合表現(xiàn)。所謂邊坡破壞，是邊坡巖土體內(nèi)部成了貫通性的破壞面，從而引起了中心體的變動(dòng)。

按照邊坡變形坡壞的性質(zhì)，可以分為五種類型，它們分別是倒塌、滑坡、崩塌、錯(cuò)開和全面傾塌；按照坡面的變形位置可以分為坡面的變形、坡體邊緣的變形和坡體的變表。其中坡面變形是指邊坡整體上比較穩(wěn)定，只是在表面會(huì)時(shí)有發(fā)生風(fēng)化剝落、沖溝、落石等現(xiàn)象；邊坡變形是指在坡的范圍內(nèi)的一定級(jí)別的坍塌、滑坡等，坡體變形則是指變形的范圍擴(kuò)展到了邊坡的開挖范圍，變形的范圍大，治理費(fèi)用很高。

人們對(duì)邊坡穩(wěn)定性的關(guān)注和研究最早是從滑坡現(xiàn)象開始的，邊坡穩(wěn)定性分析經(jīng)歷了比較長的一段時(shí)間。最早進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性的研究主要是從兩個(gè)方面來進(jìn)行：

一方面是利用極限之間的平衡原理，以靜力平衡作為前提，通過計(jì)算得到邊坡極限狀態(tài)下的穩(wěn)定性；

另一個(gè)方面是對(duì)邊坡的現(xiàn)有條件進(jìn)行對(duì)比，如水文條件、穩(wěn)定影響因素以及失去穩(wěn)定性的程度等。

20世紀(jì)50年代，前蘇聯(lián)的地質(zhì)學(xué)者在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性的研究時(shí)，率先采用了“地質(zhì)歷史分析法”，奠定了邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)。我國的地質(zhì)學(xué)者對(duì)露天礦的邊坡進(jìn)行了研究，對(duì)巖體力學(xué)的性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)。

20世紀(jì)70年代邊坡穩(wěn)定性的研究朝著地質(zhì)分析和巖石力學(xué)結(jié)結(jié)合的方向發(fā)展，學(xué)者們提出了斜坡變形的幾種基本模式，同時(shí)提出了導(dǎo)致斜坡失穩(wěn)的破壞方式，分別是崩塌、滑坡和擴(kuò)離。

1986年國際工程地質(zhì)協(xié)會(huì)成立，這是國際上第一個(gè)專門進(jìn)行滑坡防治研究的國際組織。我國的地質(zhì)學(xué)者在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性的研究時(shí)，利用數(shù)量化的理論，比較初級(jí)的教學(xué)方法和概率論等，進(jìn)行了關(guān)于邊坡穩(wěn)定性數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)的研究。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織頒布的《結(jié)構(gòu)可靠性總原則》是工程領(lǐng)域可靠性的指導(dǎo)性文案，為巖質(zhì)高邊坡工程的可靠性研究做了理論上的指導(dǎo)。

有一段時(shí)間，重大工程的建設(shè)遇到了非常多的高邊坡穩(wěn)定性問題，許多新的理論讓邊坡穩(wěn)定性的研究有了新的突破，如非線性理論、可靠性分析理論、計(jì)算機(jī)理論等，邊坡的研究呈現(xiàn)出多學(xué)科、多專業(yè)相互影響的發(fā)展傾向。

邊坡穩(wěn)定性的研究取得了很大的發(fā)展，出現(xiàn)了新的不同以往的特點(diǎn)，如定性與定量、概念模擬與仿真、實(shí)地測(cè)量與事后反映分析等相結(jié)合，無論是從理論方面還是實(shí)踐文獻(xiàn)都取得很大的進(jìn)展。

3 巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性研究存在的問題

雖然巖質(zhì)高坡穩(wěn)定性的研究取得了一些進(jìn)展，但是在實(shí)際施工時(shí)也會(huì)存在這樣那樣的問題，這是需要不斷改進(jìn)才能克服的。主要有以下幾個(gè)方面。

3.1 依據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，沒有形成系統(tǒng)化

目前，巖質(zhì)邊坡的設(shè)計(jì)、防護(hù)治理基本都是借鑒或直接采用了國內(nèi)各行業(yè)部門的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，這些行業(yè)規(guī)范在進(jìn)行編制時(shí)的側(cè)重點(diǎn)不盡相同，如果盲目拿來為我所用的話會(huì)造成邊坡防治工作缺乏安全可靠性。

3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)選擇時(shí)不夠科學(xué)

巖質(zhì)工程邊坡一般長度很長，施工比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，參與施工的單位和人員數(shù)量較多，周圍的巖石結(jié)構(gòu)比較難以捉摸，所以在對(duì)這些巖石參數(shù)進(jìn)行取數(shù)時(shí)，現(xiàn)階段沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各單位進(jìn)行參數(shù)取值時(shí)較為盲目。

3.3 在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)，分析方法和標(biāo)準(zhǔn)比較混亂

現(xiàn)在對(duì)巖質(zhì)高坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí)，常常采用剛性限值法和楔形體法，但是這兩種方法都沒有將水的方面考慮進(jìn)去，如何采用適合的參數(shù)，如果地質(zhì)環(huán)境不同，采用的計(jì)算方法也不相同，采用的安全標(biāo)準(zhǔn)也不相同，但卻沒有一個(gè)一致性的標(biāo)準(zhǔn)，所以計(jì)算結(jié)果會(huì)有很大的差別，有時(shí)顯得不夠客觀。

3.4 防治措施存在安全隱患

在研究邊坡的支撐擋護(hù)方案時(shí)，沒有考慮到支擋結(jié)構(gòu)和被支擋的部分相互之間的協(xié)調(diào)力，在進(jìn)行受水漲落影響因素的研究時(shí)未考慮錨桿體耐久性，這些問題會(huì)產(chǎn)生很大的安全問題。這些問題都需要做認(rèn)真的分析，并經(jīng)過專業(yè)的反復(fù)論證，才會(huì)最大限度的避免安全事故的發(fā)生。

3.5 在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性研究時(shí)，相關(guān)跟蹤監(jiān)測(cè)不完備

施工完成后，就需要馬上對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行跟蹤和監(jiān)測(cè)，這樣做的目的是為了驗(yàn)算一下邊坡穩(wěn)定性的計(jì)算結(jié)果是否正確，也可以對(duì)邊坡的狀態(tài)做到心中有數(shù)，這樣做的話，會(huì)讓施工人員放心，也會(huì)保證工程的正常運(yùn)行。

4 巖質(zhì)工程高邊坡穩(wěn)定性的控制

巖質(zhì)工程高邊坡的穩(wěn)定性研究讓我們看到了邊坡穩(wěn)定性對(duì)于保證施工安全、減少經(jīng)濟(jì)損失具有非常重要的意義，通過進(jìn)行巖質(zhì)工程高邊坡的地質(zhì)分析，借鑒類似影響邊坡穩(wěn)定性的經(jīng)驗(yàn)，要對(duì)拱肩槽和進(jìn)水口邊坡的坡比進(jìn)行優(yōu)化，改進(jìn)工程邊坡坡比選擇的技術(shù)途徑和集成方法，從坡面控制、錨固控制和爆破控制三個(gè)方面進(jìn)行控制。

同時(shí)要制定統(tǒng)一的巖石高邊坡工程的防護(hù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，使邊坡的穩(wěn)定性控制有章可依，在進(jìn)行坡體設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行參數(shù)的科學(xué)取值，取值要經(jīng)過反復(fù)的實(shí)地勘察論證，在進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí)分析方法與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)一致，要制定切實(shí)可行的邊坡穩(wěn)定性的措施，定期進(jìn)行跟蹤檢監(jiān)測(cè)。

參考文獻(xiàn)：

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